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陳永勝/張洪濤AFM: 高性能鋰離子電池COF正極材料的分子和形態(tài)優(yōu)化化學(xué)設(shè)計(jì)

在大多數(shù)情況下，要獲得高性能的鋰離子電池（LIBs）電極材料，需要對(duì)其分子結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行優(yōu)化。通常，共價(jià)有機(jī)骨架（COFs）的分子結(jié)構(gòu)可以通過(guò)化學(xué)設(shè)計(jì)很好地設(shè)計(jì)，而它們的形態(tài)主要通過(guò)后處理進(jìn)行優(yōu)化。

在此，南開(kāi)大學(xué)陳永勝教授、張洪濤等人采用簡(jiǎn)單的一步溶劑熱法制備了一種均勻且極薄的2D納米片六角組裝的3D花狀雙極型COF（即TP-TA COF）。

制備的COF同時(shí)含有C-N和C=N氧化還原活性基團(tuán)，無(wú)需任何后處理，實(shí)現(xiàn)了極具挑戰(zhàn)性的同時(shí)優(yōu)化高性能電極材料所需的分子結(jié)構(gòu)和形態(tài)。

圖1. 3D分層花狀TP-TA COF的形成機(jī)制及表征

當(dāng)用作LIBs的正極材料時(shí)，TP-TA COF 的雙極型特征和良好的形態(tài)協(xié)同作用，賦予TP-TA COF優(yōu)異的整體電化學(xué)性能，同時(shí)提供高容量（在200 mA g^-1時(shí)達(dá)207 mA hg^-1），優(yōu)良的倍率性能（在5.0 A g^-1時(shí)為129 mA hg^-1），和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（在5.0 A g^-1下1500次循環(huán)后容量保持率為93%）。

這項(xiàng)工作有望通過(guò)同時(shí)調(diào)整COF的分子結(jié)構(gòu)和形態(tài)，為開(kāi)發(fā)用于下一代LIB的高性能電極材料提供一種有效的方法。

圖2. TP-TA COF的電化學(xué)性能

Chemical Design for Both Molecular and Morphology Optimization toward High-Performance Lithium-Ion Batteries Cathode Material Based on Covalent Organic Framework, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107703

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/24/f36b58a5bb/

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